Guarnizioni robuste in HNBR e PU per impianti di sollevamento minerario, veicoli LHD e jumbo perforatori

L’estrazione mineraria sotterranea è una disciplina implacabile, in cui le attrezzature operano in ambienti ristretti, sporchi, umidi e soggetti a sollecitazioni meccaniche elevate. L’affidabilità non è semplicemente una questione economica, ma un elemento fondamentale della sicurezza. Tre delle macchine più critiche —impianti di sollevamento minerari, veicoli Load-Haul-Dump (LHD) e jumbo perforatori —dipendono da sistemi idraulici e meccanici in cui il guasto di una guarnizione può provocare conseguenze catastrofiche: il malfunzionamento del freno di un impianto di sollevamento, la perdita di sterzo su un veicolo LHD o la rottura di un tubo idraulico nelle vicinanze di un operatore di perforatrice.

Impianti di sollevamento minerari:

Questi sono gli ascensori per persone, materiali e minerale, che movimentano carichi di grandi dimensioni a elevate velocità in pozzi verticali. I loro sistemi di frenatura sono tipicamente idraulici o idro-pneumatici, funzionano ad alta pressione e richiedono un'affidabilità assoluta. Le guarnizioni nei pinze dei freni e negli accumulatori sono soggette a:

· Alta pressione statica e dinamica.

· Possibile contaminazione da polvere aerotrasportata proveniente dal pozzo.

· Funzionalità critica per la sicurezza.

  Il nitrile idrogenato (HNBR) è il materiale preferito per queste guarnizioni. Offre l’eccellente resistenza agli oli del comune NBR, ma con un netto miglioramento di:

· Resistenza al calore (fino a 150 °°C in continuo), fondamentale per i freni.

· Resistenza meccanica e all’abrasione.

· Resistenza all’ozono e all’invecchiamento.

  Queste proprietà garantiscono che la guarnizione mantenga intatta la propria integrità ed elasticità nel tempo, requisito imprescindibile per un sistema di sicurezza.

LHD (Load-Haul-Dump):

Questi veicoli articolati per il trasporto e lo scarico sono i cavalli di battaglia dell’estrazione mineraria in produzione. I numerosi cilindri idraulici (per la sterzata, il braccio sollevatore e l’inclinazione del cassone) subiscono cicli dinamici continui e ad alta forza. La principale sfida per le guarnizioni dei cilindri è l’estrusione e l’abrasione.

· Il poliuretano (PU) è il materiale dominante per le guarnizioni del pistone e dello stelo nei cilindri LHD. La sua eccezionale resistenza all’abrasione e il suo elevato modulo (durezza) impediscono alla guarnizione di deformarsi ed essere estrusa nella stretta tolleranza tra pistone e canna del cilindro, anche a pressioni superiori a 300 bar.

· L’HNBR è spesso utilizzato per le guarnizioni secondarie, i raschiatori (wiper) e le guarnizioni statiche all’interno dell’insieme del cilindro. Offre un’eccellente tenuta di supporto e resiste all’olio idraulico ad alte temperature.

Jumbos perforatori:

Queste macchine utilizzano perforatrici idrauliche per roccia per creare fori di scoppio. Il cilindro di avanzamento della perforatrice e il meccanismo martello/rotazione sono soggetti a intense sollecitazioni di pressione ad alta frequenza e a vibrazioni che possono danneggiare rapidamente guarnizioni di qualità inferiore.

· La combinazione standard prevede poliuretano (PU) e gomma nitrilica idrogenata (HNBR). Il PU garantisce la tenuta ad alta pressione nei cilindri di avanzamento, mentre l'HNBR viene impiegata nelle guarnizioni complesse della testa di perforazione, dove resiste alla polvere abrasiva di roccia e all’olio ad alta temperatura.

Collaborazione con i produttori originali (OEM) e manutenzione predittiva:

Fornitori come Atlas Copco, Sandvik e Caterpillar progettano le proprie attrezzature con profili specifici per le guarnizioni e raccomandazioni precise sui materiali. L’uso di guarnizioni non OEM o realizzate con materiali non conformi può annullare la garanzia e compromettere le prestazioni.

In miniere profonde e calde dell’Australia occidentale e degli Stati Uniti (Nevada), la temperatura ambientale della roccia può superare i 50 °°C, aggravando ulteriormente lo stress sui sistemi idraulici. In questi casi, le strategie di manutenzione sono avanzate:

1. Analisi dell'olio: Il prelievo regolare di campioni del fluido idraulico consente di monitorare la viscosità, il conteggio delle particelle e, soprattutto, la presenza di silicio (derivante dall’ingresso di polvere abrasiva, indicativo di un guasto delle guarnizioni o del dispositivo di ventilazione) o di rame/ferro (derivanti dall’usura).

2. Sostituzione basata sullo stato di usura: anziché a intervalli fissi in ore, le guarnizioni nei sistemi critici vengono sostituite in base ai risultati dell’analisi dell’olio e alle ispezioni effettuate durante gli smontaggi programmati.

3. Programmi di aggiornamento delle guarnizioni: le miniere collaborano spesso con i produttori di guarnizioni per sviluppare miscele personalizzate, —ad esempio un poliuretano ibrido con maggiore resistenza all’idrolisi per condizioni umide o un HNBR appositamente rinforzato per trapani ad alte temperature.

L'aspetto economico è chiaro: un guasto imprevisto di un LHD o di un jumbo in una cava sotterranea remota può costare decine di migliaia di dollari all'ora in termini di produzione persa. Investire nelle giuste guarnizioni in HNBR e PU ad alte prestazioni e implementare un programma di manutenzione basato su dati scientifici rappresentano uno dei modi più efficaci per garantire la disponibilità delle attrezzature e tutelare il personale operante in sotterraneo.